Мечты физиков сбываются: рождение фотонов из вакуума теперь достижимо в эксперименте!
Вакуум не безлюден: в нём часто возникают и исчезают виртуальные частицы. В большинстве случаев они так и остаются виртуальными: обязаны или поглотиться какой-либо частицей, или распасться, причём столь скоро, что это, казалось бы, очень редко напрямую не воздействует на настоящие частицы. энергия и Масса таких виртуальных частиц не ограничены «сверху», не смотря на то, что это и не нарушает закона сохранения энергии: время существования виртуальных частиц тем меньше, чем больше их энергия.
Вследствие этого до недавних пор многие были склонны вычислять виртуальные частицы существующими скорее в качестве математической абстракции, нежели чего-то настоящего.
Рис. 1. Ещё недавно мысль извлечения настоящих частиц из вакуума была чистой теорией. (Тут и ниже иллюстрации UA, UC).
Финны совершили опыт с движущимся зеркалом, и он в очередной раз продемонстрировал, что на практике эти частицы возможно перевоплотить в настоящие. В опыте употреблялся массив из 250 СКВИДов — сверхпроводящих квантовых интерферометров, лежащих в базе МРТ (что используется для изучения головного мозга).
Изменяя магнитное поле в таком устройстве, возможно регулировать в нём скорость света (само собой разумеется, не превышая 299 792,458 км/с). С позиций электромагнитного поля вакуума, излучение, отражаемое такими СКВИДами, принимает их в качестве движущегося «зеркала».
«В случае если функционировать скоро, возможно не дать [виртуальным] частицам рекомбинироваться — и тогда они трансформируются в частицы настоящие, каковые возможно зарегистрировать», — подмечает врач Сорин Параоану (Sorin Paraoanu), один из авторов разглядываемой работы.
В общем,
при стремительном трансформации скорости распространения света в массиве СКВИДов физикам удалось извлечь из вакуумного квантового шума фотоны микроволн. Теоретически самые массивные частицы окажутся, в случае если «зеркало» двигать с большими ускорениями, но до таковой экспериментальной техники нам до тех пор пока на большом растоянии. Исходя из этого на этот раз были «материализованы» фотоны «всего лишь» микроволнового излучения.
Рис. 2. Часть экспериментальной установки.
В будущем авторы работы грезят создать при помощи таких экспериментальных устройств неестественный горизонт событий чёрной дыры и замечать исходящее от него легендарное излучение Хокинга.
В случае если это удастся, такие опыты смогут иметь краеугольное значение как для физики, так и для космологии.
Отчёт об изучении размещён в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.